Гаситель крутильных колебаний

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Гаситель – крутильное колебание

Гаситель крутильных колебаний ( демпфер) применяют в высокооборотных многоцилиндровых двигателях для гашения крутильных колебаний и частичного поглощения энергии, вносимой возбуждающим моментом в систему коленчатого вала при резонансе. Его обычно устанавливают на переднем конце коленчатого вала, где амплитуда колебаний достигает максимальных значений. [1]

Гасители крутильных колебаний [3,4] предназначены для снижения или полного устранения высокочастотных колебаний, возникающих в трансмиссии от действия периодических возмущений. Вне зависимости от конструкции все они работают по принципу рассеивания энергии. Устройства состоят из упругого элемента ( пружины, резины), обеспечивающего относительное перемещение ведущей и ведомой частей диска, и диссипа-тивного элемента. [3]

Гаситель крутильных колебаний предохраняет трансмиссию от крутильных колебаний, возникающих в результате пульсации крутящего момента двигателя. При колебаниях крутящего момента пружины гасителя позволяют диску перемещаться относительно ступицы. Они сжимаются при увеличении крутящего момента и разжимаются при уменьшении. При этом происходит трение дисков / 5 и 20 о сухари 2 / и энергия крутильных колебаний превращается в теплоту. В целом гаситель крутильных колебаний повышает долговечность трансмиссии, особенно зубчатых колес и карданных валов. Кроме того, он повышает плавность включения сцепления. [4]

Гаситель крутильных колебаний ( демпфер), или антивибратор, служит для гашения крутильных колебаний и частичного поглощения энергии, вносимой при резонансе возбуждающим моментом в систему коленчатого вала. Обычно его устанавливают на переднем конце коленчатого вала, где амплитуда колебаний достигает максимальных значений. [5]

Гаситель крутильных колебаний ( рис. 61, в) способствует плавному включению муфты и предохраняет силовую передачу от резких изменений скоростей, возникающих при переменных режимах работы двигателя. [6]

Гаситель крутильных колебаний состоит из двух дисков, имеющих по восемь радиальных отверстий, и восьми пружин с опорными пластинками. К ведомому диску прикреплено кольцо гасителя крутильных колебаний с восемью прорезями, совпадающими с такими же прорезями в ведомом диске. Стальные диски гасителя прикреплены к ступице ведомого диска. В отверстия дисков гасителя и ведомого диска установлены пружины с опорными пластинами. Снаружи гаситель закрыт маслоотражательными шайбами. Крутильные колебания гасятся за счет трения между стальными дисками гасителя и упругости его пружин. [7]

Гаситель крутильных колебаний служит для гашения колебаний, возникающих в коленчатых валах и достигающих опасной величины при совпадении ( резонансе) частоты вспышек, происходящих в цилиндрах, с собственной частотой колебаний коленчатого вала. Число оборотов вала двигателя, при котором происходит резонанс, называется критическим числом оборотов. При этом двигатель начинает сильно вибрировать и вал может сломаться. У некоторых двигателей такие гасители устанавливаются также и на распределительных валах. Примером может служить двигатель ЯАЗ-206, имеющий гасители на коленчатом, распределительном и балан-сирном валах. [8]

Гаситель крутильных колебаний предохраняет трансмиссию от крутильных колебаний, обусловливаемых пульсацией крутящего момента двигателя. Снижая жесткость трансмиссии, пружины гасителя уменьшают частоту ее собственных колебаний и тем самым устраняют возможность возникновения резонансных колебаний на эксплуатационных режимах работы двигателя. При колебаниях крутящего момента пружины гасителя позволяют диску перемещаться относительно ступицы. При этом происходит трение дисков 15 к 20 о сухари 21, и энергия крутильных колебаний превращается в тепло. В целом гаситель крутильных колебаний повышает долговечность трансмиссии, особенно шестерен и карданных валов. Кроме того, он повышает плавность включения сцепления. [9]

Гасители крутильных колебаний имеют различную конструкцию, в зависимости от рода возникающего при их работе трения. У двигателей ЗИС-110 установлен гаситель фрикционно-моле-кулярного трения ( рис. 11), состоящий из штампованного корпуса 2 и маховичка 4, связанного с корпусом слоем 5 привулка-низованной к металлу резины. Внутри корпуса имеется также фрикционное кольцо /, прижатое к корпусу пружинами 3, установленными в гнездах маховичка. Энергия колебаний гасится молекулярным трением слоя резины и трением фрикционного кольца. [10]

Гасители крутильных колебаний применяются в сцеплениях некоторых автомобилей ( М-20 Победа, ЗИС-110, Москвич) для гашения колебаний, возникающих в силовой передаче. При наличии гасителя крутильных колебаний усилие от ведомого диска к его ступице передается через 6 – 8 сжатых спиральных пружин, допускающих небольшое угловое перемещение диска относительно ступицы. Возникающее при таком перемещении трение между диском и фланцем ступицы гасит крутильные колебания. [11]

Гаситель крутильных колебаний обеспечивает значительное снижение амплитуд крутильных колебаний при резонансе, а следовательно, и уменьшение дополнительных напряжений в коленчатом вале. [12]

Гасители крутильных колебаний обычно устанавливают на переднем конце коленчатого вала, где амплитуда колебаний достигает максимальных значений. [13]

Гаситель крутильных колебаний коленчатого вала представляет собой тяжелый маховичок, устанавливаемый на переднем конце коленчатого вала таким образом, что он имеет возможность провертываться относительно вала на небольшой угол со значительным трением. Обычно гаситель конструктивно объединяют со шкивом для ремня вентилятора. При возникновении крутильных колебаний значительной величины гаситель вследствие своей инерции стремится вращаться равномерно и начинает проскальзывать по валу, то опережая вал, то отставая от него. Возникающее при этом трение поглощает энергию крутильных колебаний и этим препятствует их усилению. [14]

Гасители крутильных колебаний разных конструкций ( рис. 269) устанавливаются на передней части вала. Принцип действия гасителей состоит в том, что силы трения поглощают энергию колебаний. [15]

Гаситель крутильных колебаний жидкостного трения

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гасителям крутильных колебаний жидкостного трения коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания. Гаситель крутильных колебаний жидкостного трения содержит корпус, крышку, маховик, пробку заливного отверстия, жидкость с высокой вязкостью, фланец крепления гасителя, отверстия под крепление гасителя, центрирующий элемент. Центрирующий элемент выполнен в виде отдельной пластины, которая крепится к крышке. Диаметр поверхности центрирования превышает диаметр расположения наружной периферии крепежных отверстий. В результате повышается надежность и технологичность конструкции гасителя, расширяются возможности его применения. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкции гасителей крутильных колебаний жидкостного трения коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.

Известна конструкция гасителя крутильных колебаний жидкостного трения, который центрируется на коленчатом вале внутренним отверстием, расположенным во фланце крепления гасителя. Крепление гасителя осуществляется болтами, которые проходят через отверстия во фланце и вворачиваются в резьбовые отверстия коленчатого вала. Для привода агрегатов двигателя в корпусе гасителя выполнены дополнительные резьбовые отверстия. (См. Рекламный проспект фирмы Мерседес-Бенц (Германия) на двигатель ОМ 403).

Недостатками данной конструкции являются:

– необходимость иметь на коленчатом валу дополнительную шейку, по которой центрируется гаситель, что удлиняет коленчатый вал, повышает затраты на его изготовление, при этом никакие другие функции эта шейка не выполняет;

– из-за введения дополнительных крепежных отверстий на гасителе его корпус превращается в металлоемкую сложную деталь, которая нетехнологична в производстве.

Известны также конструкции гасителей крутильных колебаний жидкостного трения, который центрируется на коленчатом вале внутренним отверстием, расположенным во фланце крепления гасителя. При этом гасители выполняются раздельно с деталями отбора мощности (шкивом, полумуфтой и др.) Крепление гасителей осуществляется болтами, которые проходят через отверстия во фланце и вворачиваются в резьбовые отверстия коленчатого вала (см. патент США, кл. 71-574, (F 16f 15/10), №3552230, заявлен 8.01.69 г., опубликован 5.01.71; Английский патент кл. F2S (F 16f 15/10), №1217506, заявлен 27.11.68, опубликован 31.12.70; Патент США, кл. 188-1, (F 16d 63/00), №3512612, заявлен 25.07.69, опубликован 19.05.70, а также инструкцию по техническому обслуживанию двигателя Detroit Diesel Engines SERIES 50, издательство 13400 Outer Drive West / Detroit. Michigan 48239-4001, см. копии на 3 листах в материалах заявки).

Недостатками данной конструкции являются:

– необходимость иметь на коленчатом вале дополнительную шейку, по которой центрируется гаситель, что удлиняет коленчатый вал, повышает затраты на его изготовление, при этом никакие другие функции эта шейка не выполняет;

– при отборе мощности с носка коленчатого вала необходимо удлинить дополнительную шейку на коленчатом вале для обеспечения центрирования деталей отбора мощности (шкива, полумуфту и др.), что еще дополнительно удлиняет коленчатый вал, повышает затраты на его изготовление, при этом никакие другие функции эта шейка не выполняет.

Конструкция гасителя крутильных колебаний жидкостного трения по патенту США, кл. 188-1, (F 16d 63/00), №3512612, заявлен 25.07.69 г., опубликован 19.05.70 г., является наиболее близкой к заявленному изобретению по совокупности признаков и выбрана в качестве прототипа. К причинам, препятствующим достижению указанной ниже задачи при использовании известной конструкции гасителя, принятой за прототип, относится то, что для известной конструкции гасителя при ограниченном пространстве в месте установки гасителя нет возможности разместить дополнительную шейку на коленчатом вале. Это особенно актуально для существующих безнаддувных двигателей, в конструкции которых не была предусмотрена установка гасителей. При модернизации этих двигателей с форсированием посредством применения наддува из-за существенного возрастания нагруженности коленчатого вала установка гасителя оптимальной размерности является общепринятым в мировом двигателестроении решением.

Введение дополнительной шейки коленчатого вала для центрирования гасителя приведет к увеличению габаритов двигателя и повысит затраты на его изготовление.

Заявленное изобретение направлено на решение следующих задач:

– повышение надежности конструкции гасителя,

– повышение технологичности конструкции гасителя в условиях массового производства,

– расширение возможности применения гасителя на различных двигателях,

– сохранение габаритов двигателя,

– расширение возможности применения двигателей для различных потребителей.

Указанная задача при осуществлении изобретения решается тем, что в предлагаемой конструкции гасителя центрирующий элемент выполнен в виде отдельной пластины, которая крепится к крышке, при этом диаметр поверхности центрирования превышает диаметр расположения наружной периферии крепежных отверстий гасителя.

Читайте также:  Восстановление постелей коленчатого вала

На фиг.1 изображен гаситель колебаний жидкостного трения, корпус которого изготавливается штамповкой или раскаткой из листа с последующей механической обработкой. Изготовление корпуса гасителя из листа позволяет резко снизить расход металла, уменьшить расходы на изготовление. Гаситель содержит корпус 1, крышку 2, маховик 3, пробку заливного отверстия 4, жидкость с высокой вязкостью 5, центрирующий элемент гасителя 6, фланец крепления гасителя 7, отверстия под болты крепления гасителя 8. Центрирующий элемент гасителя 6 выполнен в виде отдельной пластины, которая крепится к крышке, например, лазерной сваркой. Применение центрирующего элемента в виде пластины позволяет корпус 1, крышку 2 и центрирующий элемент 6 изготавливать из листа, что резко снижает расход металла, значительно уменьшает расходы на изготовление гасителя.

На фиг.2 изображен двигатель внутреннего сгорания. Двигатель содержит коленчатый вал 10, гаситель крутильных колебаний жидкостного трения 11, болты крепления гасителя 12, полумуфту отбора мощности 13, гидромуфту 14, валик привода 17, шкив привода агрегатов 16, вентилятор 18, фланец привода вентилятора 19.

При работе двигателя на коленчатый вал двигателя действуют периодически изменяющиеся силы, вызывающие в нем переменные деформации изгиба и кручения. Эти деформации возбуждают в коленчатом вале, как в упругой системе, механические колебания. Колебания, вызывающие относительное угловое смещение участков коленчатого вала, называют крутильными колебаниями. Гаситель 11 уменьшает эти колебания и снижает напряжения в коленчатом вале. Гашение крутильных колебаний происходит путем торможения корпуса гасителя 1, закрепленного на носке коленчатого вала относительно маховика 3 в тонком слое жидкости с высокой вязкостью 5, расположенной в зазоре между корпусом 1, крышкой 2 и маховиком 3, при этом энергия колебаний выделяется в виде теплоты.

Центрирование гасителя 11 на коленчатом вале 10 производится центрирующим элементом 6, который выполнен в виде отдельной пластины, при этом диаметр Д1 поверхности центрирования превышает диаметр Д2 расположения наружной периферии отверстий 8. Такое выполнение центрирования гасителя позволяет разместить его в ограниченном пространстве. При этом гаситель будет иметь оптимальную размерность, а в двигателе не увеличиваются габаритные размеры.

Гаситель крутильных колебаний жидкостного трения, содержащий корпус, крышку, маховик, пробку заливного отверстия, жидкость с высокой вязкостью, фланец крепления гасителя, отверстия под крепление гасителя, центрирующий элемент, отличающийся тем, что центрирующий элемент выполнен в виде отдельной пластины, которая крепится к крышке, при этом диаметр поверхности центрирования превышает диаметр расположения наружной периферии крепежных отверстий.

Гаситель крутильных колебаний в муфте сцепления.

Для предотвращения передачи угловых колебаний от двигателя на валы трансмиссии в конструкции сцепления предусмотрен гаситель крутильных колебаний (демпфер). Пружины демпфера обеспечивают упругую связь ведомого диска сцепления с его ступицей.

Гаситель колебаний (демпфер) вводят в конструкцию сцепления для предохранения трансмиссии автомобиля от резонансных крутильных колебаний, возникающих при совпадении одной из частот собственных колебаний трансмиссии с частотой действия возмущающей силы, вызываемой пульсацией крутящего момента двигателя.

6. Автоматические сцепления: Центробежное, электромагнитное.

Нажимной диск сцепления 1 при неработающем двигателе отводится от ведомого диска отжимными пружинами 4. Сцепление находится в выключенном положении. Сцепление остается выключенным и при оборотах холостого хода. С увеличением частоты вращения центробежные грузики 5 расходятся и раздвижными кулачками 6 опираясь на реактивный диск 2, создают усилие на нажимной диск.

Сцепление включается при уменьшении частоты вращения сцепление автоматически выключается. Таким образом, центробежное сцепление автоматически срабатывает только на включение и выключение при оборотах холостого хода. Для возможности управления коробкой передач должна быть предусмотрена педаль с механизмом выключения, т.е. центробежное сцепление автоматизирует управление лишь частично.

К недостаткам центробежного сцепления также относят невозможность пуска двигателя с буксира, ограниченность режимов торможения двигателем, возможность пробуксовывания сцепления при малых оборотах коленчатого вала двигателя и больших нагрузках при движении по плохим дорогам.

Центробежное сцепление

В электромагнитном фрикционном сцеплении ведомый диск зажимается между ведущими частями сцепления не усилием пружин, как в обычном сцеплении, а усилием, создаваемым электромагнитом.

На рисунке показана схема электромагнитного сцепления Simcamatic, устанавливаемого на некоторых французских малолитражных автомобилях, в частности фирм Peugeot и Renault. Нажимной диск 1 шпильками соединен с электромагнитом 3. Якорь электромагнита 2 жестко закреплен на кожухе сцепления 4. При подведении электрического тока к обмотке электромагнита 3 последний притягивается к якорю 2 и переменяет нажимной диск 1. Ведомый диск прижимается к маховику и сцепление включается.

При выключении тока электромагнит вместе с нажимным диском отводится пружинами 5, и сцепление выключается. Плавность включения сцепления достигается регулированием напряжения, подаваемого на обмотку электромагнита. При переключении передач выключение сцепления происходит за счет обесточивания обмотки электромагнита. Выключатель смонтирован в рукоятке переключения передач. Таким образом, в данной конструкции обеспечивается полная автоматизация управления. Недостатком схемы является постоянный расход электроэнергии на питание обкатки электромагнита при включенном сцеплении.

Электромагнитное фрикционное сцепление

Электромагнитное порошковое сцепление (смотри рисунок) состоит из электромагнита 1, соединенного с маховиком двигателя, и якоря 2, установленного на первичном валу коробки передач. Зазор между якорем и электромагнитом заполнен специальным ферромагнитным порошком.

При прохождении тока через обмотку возбуждения электромагнита ферромагнитный порошок располагается вдоль магнитных силовых линий связывая между собой ведущие и ведомые части сцеплений. Плавным изменением напряжения на обмотке обеспечивается плавность включения сцепления.

Электромагнитное порошковое сцепление позволяет полностью автоматизировать управление сцеплением. Сцепление не имеет быстро изнашиваемых частей. Однако этот тип сцепления имеет и недостатки, основным из которых является повышенный момент инерции якоря. Вследствие этого не обеспечивается быстрое переключение передач, необходимое для интенсивного разгона автомобиля. Кроме того, существенно перегружаются, синхронизаторы коробки передач.

Электромагнитное порошковое сцепление

Дата добавления: 2016-06-13 ; просмотров: 2506 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Сцепление

Механическая трансмиссия должна иметь возможность кратковременного разъединения от работающего двигателя. Это необходимо при остановках автомобиля и при переключении передач в механической ступенчатой коробке передач. Кроме того, при троганье автомобиля с места и переключении передач соединение вала двигателя и трансмиссии должно происходить плавно, без резких рывков. В связи с этим возникает необходимость в специальном устройстве, обеспечивающем постепенное нагружение двигателя. В качестве такого устройства обычно применяется сцепление. Использование сцепления необходимо для переключения передач т.к. если трансмиссия находится под нагрузкой крутящим моментом, переключение невозможно. Прежде чем переключить передачу, сцепление необходимо выключить.
В принципе, в качестве сцепления может быть использована любая управляемая муфта. Первые автомобили были оборудованы ленточным сцеплением, в котором металлическая лента охватывала снаружи металлический барабан или прижималась к нему изнутри при помощи различных рычажных элементов. Ленточные сцепления в обычном положении были выключены и включались путем перемещения рычага в определенное положение. Основным недостатком ленточных сцеплений была необходимость в использовании сложных регулировочных узлов, компенсирующих изнашивание рабочих поверхностей.

Содержание

Конусное сцепление

С появлением коробок передач со скользящими шестернями появляются сцепления конусного типа. В отличие от постоянно выключенных ленточных сцеплений конусные сцепления удерживались во включенном состоянии пружиной, а выключались, когда водитель, нажимая педаль, сжимал пружину. Именно с первых конструкций конусных пружин в практику автомобилестроения вошел принцип включения сцепления пружинами.

Сцепление конусного типа:
1 — фланец коленчатого вала;
2 — маховик;
3 — муфта выключения сцепления;
4 — педаль сцепления;
5 — рычаг выключения сцепления;
6 — вал сцепления;
7 — кожух сцепления;
8 — пружина;
9 — конус сцепления;
10 — фрикционная накладка

В конусных сцеплениях поверхности трения составляли угол 15° с осью конуса. Конус, представляющий собой ведомый элемент, первоначально покрывался кожей, которая требовала тщательного и трудоемкого ухода, но даже при этом быстро изнашивалась. Поэтому впоследствии стали применяться прокладки из фрикционных материалов с асбестовой основой. Маховик двигателя служил ведущим элементом сцепления — его обод изнутри имел коническую поверхность, соответствующую поверхности ведомого элемента сцепления. Ведомый элемент устанавливался на шлицах (продольных выступах) вала коробки передач с возможностью осевого перемещения для выключения сцепления. В рабочем положении конусные поверхности трения были сжаты усилием пружины. Нажатие педали сопровождалось отводом ведомой части от маховика и выключением сцепления. При работе любого сцепления важно, чтобы при его выключении ведомая часть быстро останавливалась. Главным недостатком конусного сцепления было то, что обладающий большим моментом инерции ведомый элемент долго вращался после выключения сцепления, затрудняя переключение передач.

Многодисковое сцепление

На смену конусному сцеплению пришло многодисковое сцепление, работающее в масле. Оно состояло из чередующихся стальных и бронзовых дисков, закрепленных на шлицах с ведомым и ведущим барабанами. Ведомый барабан с многочисленными ведомыми дисками также обладал большим моментом инерции, что в значительной степени затрудняло переключение передач. Кроме того, при загустевании масла в холодную погоду диски слипались и сцепление не выключалось.
Следующей ступенью в развитии конструкции сцепления явилось сухое многодисковое сцепление. Ведущие диски его были снабжены накладками из фрикционного материала, приклепанного к ним с обеих сторон. Но и в этом сцеплении сохранился основной недостаток многодисковых сцеплений — большой момент инерции ведомых частей сцепления, затрудняющий переключение передач. Другим недостатком такого сцепления было то, что ведомые металлические диски, расположенные между фрикционными обшивками, обладающими низкой теплопроводностью, сильно нагревались при пробуксовке, что ускоряло износ накладок, а иногда возникало сильное коробление дисков, приводившее к нарушению чистоты выключения сцепления.
С 1910 г. на автомобилях начинают применять однодисковые сцепления. Однако первые конструкции не имели фрикционных накладок, диски изготавливались из чугуна и бронзы или из чугуна и стали. Постепенно преимущества однодискового фрикционного сцепления получили всеобщее признание, и к середине 20-х гг. оно уже практически вытесняет прочие конструкции фрикционных муфт.
Сейчас в трансмиссиях автомобилей все чаще применяются также сцепления, построенные на иных принципах действия: гидравлические и электромагнитные.

Читайте также:  Восстановление формы

Гидравлическое сцепление

В гидравлическом сцеплении (гидромуфте) ведущее (насосное) лопастное колесо связано с двигателем, а ведомое (турбинное) лопастное колесо — с трансмиссией. В поперечной плоскости колеса гидромуфты имеют форму тора. В колесах имеются радиальные лопасти. Оба колеса помещены в корпусе, заполненном маслом. При вращении насосного колеса кинетическая энергия жидкости, расположенной между его лопастями и движущейся под действием центробежных сил, передается турбинному колесу. При достижении определенного числа оборотов эта энергия становится достаточной для того, чтобы автомобиль тронулся с места, а при дальнейшем увеличении числа оборотов колеса гидромуфты начинают вращаться практически с одинаковой скоростью.
Гидромуфта в качестве самостоятельного агрегата, выполняющего функции сцепления в трансмиссии автомобиля, не используется, так как для обеспечения ее выключения при переключении передач необходимо создавать сложную систему ее опорожнения. Поэтому гидромуфта применяется вместе с обычным фрикционным сцеплением, которое устанавливается за ней последовательно и служит лишь для переключения передач.

Электромагнитное порошковое сцепление

Электромагнитное порошковое сцепление:
А, Б, В — зазоры;
1 — ведущая часть;
2 — неподвижный корпус;
3 — обмотка возбуждения;
4 — ведомая часть

Электромагнитное порошковое сцепление получило некоторое распространение на автомобилях малого класса. Ведущим элементом сцепления является маховик с закрепленными на нем магнитопроводами с обмотками возбуждения. Ведомый диск закреплен на ведущем вале коробки передач. Между магнитопроводами и ведомым диском имеется воздушный зазор, в который вводится специальный фрикционный порошок, обладающий высокими магнитными свойствами. При отсутствии тока в обмотках возбуждения между ведущими и ведомыми элементами сцепления силовой связи нет — сцепление выключено. Если к обмоткам возбуждения подводится электрический ток, то за счет образования магнитного поля, частицы порошка выстраиваются по силовым линиям магнитного поля, и создается силовое взаимодействие между ведущими и ведомыми элементами сцепления. Силовая связь зависит от силы тока, поступающего в обмотку возбуждения. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что управление сцеплением можно перенести с педали сцепления на ручной, кнопочный вариант управления, что актуально для водителей с ограниченными физическими возможностями.

Однодисковое сцепление

Однодисковое сцепление:
1 — картер сцепления;
2 — маховик;
3 — фрикционные накладки ведомого диска;
4 — нажимной диск;
5 — опорные кольца;
6 — диафрагменная пружина;
7 — подшипник выключения сцепления;
8 — первичный вал коробки передач;
9 — поролоновые кольца;
10 — муфта выключения;
11 — шаровая опора вилки;
12 — кожух;
13 — вилка;
14 — шток рабочего цилиндра;
15 — соединительная пластина;
16 — рабочий цилиндр;
17 — штуцер прокачки;
18 — демпферная пружина;
19 — ступица ведомого диска

Фрикционное однодисковое сцепление в большинстве случаев является оптимальным конструктивным решением для рассматриваемого узла трансмиссии. Оно состоит из ведущих частей: маховика, кожуха, нажимного диска, вращающегося с частотой коленчатого вала двигателя, и ведомого диска, расположенного на шлицах ведущего вала коробки передач.
Кроме того, во фрикционном сцеплении выделяют группу деталей, осуществляющих включение-выключение и привод сцепления. Включение сцепления осуществляется под действием силы, создаваемой пружинами, а выключение — в результате преодоления этой силы при воздействии на педаль сцепления, которая обеспечивает перемещение выжимного подшипника.
В зависимости от типа пружин, создающих сжимающие силы, фрикционные сцепления разделяются на:
— сцепления с периферийными пружинами;
— сцепления с центральной конической пружиной;
— сцепления с диафрагменной пружиной.
Большинство механических трансмиссий современных легковых автомобилей имеют сцепления с диафрагменной пружиной.
На грузовых автомобилях нашли применение двухдисковые сцепления, использование которых вызвано необходимостью увеличения площади поверхностей трения без увеличения внешних размеров сцепления.

Требования к конструкции сцепления

К конструкции сцепления предъявляются определенные требования.
Плавность включения. Это требование диктуется необходимостью снижения динамических нагрузок в трансмиссии при троганьи автомобиля с места и переключении передач. До недавнего времени для фрикционных сцеплений применялись в основном фрикционные накладки, в состав которых входили асбест, наполнители и связующие материалы. В настоящее время все большее распространение получают фрикционные накладки без асбеста или с минимальным его содержанием. Это связано с тем, что асбестовая пыль признана опасной для здоровья человека.
Конструктивно плавность включения сцепления достигается обеспечением податливости ведомого диска. С этой целью ведомые диски легковых автомобилей выполняются разрезными, с некоторой конусностью или выпуклостью секторов. В этом случае секторы работают как пластинчатые пружины между ведомым диском и одной из фрикционных накладок. Также на плавность включения оказывает влияние упругость элементов в механизме выключения. С этих позиций сцепление с диафрагменной пружиной, у которой податливые лепестки выполняют функции рычагов выключения, предпочтительнее, чем сцепление с периферийными пружинами, у которого выключение осуществляется жесткими рычагами.

Устройство, обеспечивающее гарантированный зазор между поверхностями трения:
a — рычажное;
б, в — со штоком и пружиной;
S — рабочий зазор

Чистота выключения. Полное отсоединение двигателя от трансмиссии достигается получением гарантированного зазора между поверхностями трения при полностью выжатой педали сцепления. Для двухдискового сцепления имеется специальное устройство для принудительного перемещения внутреннего ведущего диска в положение, при котором оба ведомых диска находятся в свободном состоянии.

Предохранение трансмиссии от динамических нагрузок. Динамические нагрузки в трансмиссии могут быть единичными (пиковыми) и периодическими. Пиковые нагрузки возникают при резком изменении угловой скорости трансмиссии, например при включении сцепления броском педали, при наезде на неровность. Чтобы не произошло поломки в трансмиссии, сцепление должно ограничить предельное значение нагрузки путем пробуксовки.

Гаситель крутильных колебаний:
1 — диск;
2 — ступица;
3 — сухарь;
4 — пружина;
5 — стальная шайба;
6 — фрикционная шайба

Периодические нагрузки (крутильные колебания) возникают в результате неравномерности крутящего момента двигателя. Для гашения крутильных колебаний трансмиссии в ведомом диске сцепления устанавливают гаситель крутильных колебаний. Ступица ведомого диска и сам ведомый диск связаны между собой не жестко, а через пружины гасителя. Колебания, возникающие в трансмиссии, вызывают относительное угловое смещение ведомого диска и его ступицы за счет деформации пружин гасителя, а это смещение сопровождается трением фрикционных элементов гасителя. Таким образом, гашение крутильных колебаний происходит за счет сил трения. Кроме того, гаситель, изменяя жесткость трансмиссии, не допускает возможности наступления резонанса в трансмиссии, выводя резонансные частоты за область рабочих частот двигателя.
Применение двухмассовых маховиков в конструкции двигателя позволило перенести гаситель крутильных колебаний из ведомого диска в маховик. Такое конструктивное решение позволяет упростить сцепление, снизить момент инерции ведомого диска и, следовательно, уменьшить нагрузки на элементы управления коробкой передач. Впервые подобные сцепления появились в 1985 г.

Графики упругих характеристик пружин:
1 — сцепление с периферийными пружинами;
2 — сцепление с диафрагменными пружинами

Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации. В процессе эксплуатации в результате износа фрикционных накладок нажимной диск перемещается в сторону маховика, изменяя жесткость пружин сцепления. В сцеплении с периферийными пружинами, которые имеют линейную упругую характеристику, это приводит к снижению нажимного усилия и передаваемого момента трения вплоть до наступления пробуксовывания сцепления.
В сцеплениях с диафрагменной пружиной, которая имеет нелинейную упругую характеристику, усилие при износе накладок поддерживается примерно постоянным.
Применение диафрагменной пружины позволяет упростить конструкцию, так как примерно вдвое сокращается число деталей, уменьшается размер сцепления, а пружина выполняет еще и функцию рычагов выключения. Диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение усилия по всей накладке. Важным преимуществом диафрагменной пружины, по сравнению с периферийными, является то, что при повышении угловой скорости маховика центробежные силы не искажают ее характеристику. Кроме того, как видно из графика, при выключении сцепления усилие пружины снижается, что облегчает управление сцеплением. В некоторых конструкциях с диафрагменной пружиной выпуклая сторона пружины направлена внутрь сцепления. Это позволяет несколько уменьшить ширину агрегата, но усложняет конструкцию выжимного элемента и привода.
Первоначально диафрагменная пружина появилась в сцеплениях легковых автомобилей. Долгое время применение ее в сцеплениях грузовых автомобилей сдерживалось технологической сложностью изготовления пружины большого диаметра.

Гаситель крутильных колебаний

Изобретение относится к машиностроению, в частности к гасителям крутильных колебаний коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания.

Известна конструкция вязкостного амортизатора (патент РФ №2388950, МПК F16F 15/173, опубл. 10.05.2010), состоящего из корпуса и крышки, причем корпус и/или крышка изготовлены из стального листа, и внутри корпуса расположен подвижный, предпочтительно установленный плавающим в текучей среде зубчатый обод маховика, причем вязкостный амортизатор имеет отверстие под подшипник, так же на корпусе и/или на крышке предусмотрены, по меньшей мере, два находящихся на одной совместной окружности центрирующих выступа, при этом центрирующие выступы изготовлены в виде отдельных конструктивных элементов и разъемным способом соединены с крышкой и/или с корпусом.

Наиболее близким к предлагаемому решению является гаситель крутильных колебаний жидкостного трения (патент РФ №2225955, МПК F16F 15/173, опубл. 20.03.2004), содержащий корпус, крышку, маховик, пробку заливного отверстия, жидкость с высокой вязкостью, фланец крепления гасителя, отверстия под крепление гасителя, центрирующий элемент, выполненный в виде отдельной пластины, которая крепится к крышке, при этом диаметр поверхности центрирования превышает диаметр расположения наружной периферии крепежных отверстий.

Читайте также:  Дизель 1,9 TDI Golf, VW, Audi

Однако данные конструкции не позволяют гасить крутильные колебания в широком диапазоне изменения частот вращения коленчатого вала, что влияет на ресурс двигателя.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в увеличении эффективности демпфирования крутильных колебаний в широком диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала, что позволит увеличить ресурс работы двигателя.

Технический результат достигается тем, что в гасителе крутильных колебаний, содержащем корпус, крышку, маховик, расположенный внутри корпуса в среде жидкости с высокой вязкостью, фланец с отверстиями для крепления гасителя новым является то, что в маховике со стороны его наружного диаметра выполнены прорези, равноудаленные относительно друг друга по окружности, в прорезях маховика диаметрально расположены упорные пластины, зафиксированные в пазах, выполненных в корпусе и крышке, между упорными пластинами и стенками прорезей маховика установлены пружины, торцы которых упираются в углубления, выполненные в стенках прорезей и на поверхностях пластин.

Внутри корпуса на его внутреннем диаметре установлена втулка.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен общий вид гасителя крутильных колебаний.

На фиг. 2 изображен разрез гасителя крутильных колебаний (вид сбоку).

На фиг. 3 изображен корпус гасителя крутильных колебаний и его разрез (вид сбоку).

На фиг. 4 изображена крышка гасителя крутильных колебаний и его разрез (вид сбоку).

На фиг. 5 изображен маховик гасителя крутильных колебаний.

На фиг. 6 изображена упорная пластина гасителя крутильных колебаний.

Позиции фиг. 1-6: 1 – корпус, 2 – крышка, 3 – маховик, 4 – упорная пластина, 5 – втулка, 6 – пружина, 7 – жидкость с высокой вязкостью, 8 – крепежные отверстия.

Устройство состоит из корпуса 1, который включает в себя рабочее пространство и фланец с отверстиями 8 для крепления гасителя к коленчатому валу (на чертежах не изображен). Корпус 1 закрывается крышкой 2. Внутри корпуса 1 в среде жидкости с высокой вязкостью 7 расположен маховик 3, который со стороны наружного диаметра имеет прорези, равноудаленные относительно друг друга, например четыре прорези, расположенные под углом 90 градусов относительно друг друга. Жидкость с высокой вязкостью 7 создает вязкое сопротивление движению маховика 3. Внутри корпуса 1 между его поверхностью на внутреннем диаметре и маховиком 3 установлена втулка 5 для уменьшения трения при вращательном движении маховика 3 относительно корпуса 1. В прорезях маховика 3 расположены упорные пластины 4. Упорные пластины 4 установлены в углублениях, выполненных внутри корпуса 1 на его наружной поверхности и задней стенке, а также на внутренней поверхности крышки 2. Между упорным пластинами 4 и стенками прорезей маховика 3 расположены пружины 6, торцы которых установлены в пазах на стенках прорезей маховика 3 и стенках упорных пластин 4. Пружины 6 создают упругое сопротивление движению маховика 3.

Устройство работает следующим образом.

Гаситель крутильных колебаний с помощью крепежных болтов через отверстия 8 во фланце гасителя крепится к коленчатому валу (на чертежах не изображен). При работе двигателя в коленчатом валу от периодического действия давления газов возникают крутильные колебания, при появлении которых маховик 3 внутри гасителя начинает совершать вращательное движение относительно корпуса 1. Пружины 6 с той или иной стороны начинают сжиматься, создавая сопротивление движению маховика 3. В результате использования в конструкции упругого элемента гаситель позволяет поглощать низкочастотные ударные колебания. Жидкость с высокой вязкостью 7 внутри корпуса оказывает вязкое сопротивление движению маховика 3. В результате использования явлений упругого и вязкого сопротивления гаситель позволит уменьшить нежелательные колебаний в более широком диапазоне изменения частоты вращения коленчатого вала, тем самым увеличить ресурс работы двигателя.

Гаситель крутильных колебаний

Кольцами. Роликовые подшипники не имеют внутренних колеи, так что

их ролики перекатываются непосредственно по беговым дорожкам, вы-
полненным на опорных шейках коленчатого вала. Подшипники качения
в качестве коренных подшипников коленчатого вала применяются на
одно- и двухцилиндровых двигателях ПД-8, П-23М, ПД-10У и его мо-
дификациях.

В установившемся режиме работы двигателя его коленчатому валу
передается переменный по значению крутящий момент. Коленчатый
вал является упругим телом, поэтому, передавая крутящий момент,
вал деформируется, то есть закручивается на некоторый угол относи-
тельно своего нормального состояния. Схематически коленчатый вал
можно представить в виде системы, состоящей из вала (рис. 71) с не-
сколькими массами, заменяющими массы кривошипов и маховика. Ес-
ли такой вал закрутить и затем отпустить, то он будет совершать уг-
ловые колебания, которые называют свободными крутильными коле-
баниями.

У выведенной из равновесия и начавшей колебаться системы ампли-
туда колебаний (максимальное угловое отклонение от первоначального
положения) постепенно уменьшается вследствие внутреннего трения и
сопротивления среды. Если к этой системе приложить внешнюю пери-
одически действующую силу и период этой силы совпадет с периодом
свободных колебаний системы, то амплитуда крутильных колебаний
возрастет — возникнет явление резонанса. К кривошипам коленчатого
вала всегда приложены периодически действущие силы, поэтому яв-
ление резонанса наступит всякий раз, когда частота вынужденных ко-
лебаний вала будет равна или кратна частоте свободных колебаний.

Частота вращения (об/мин) коленчатого вала двигателя, при кото-
рой возникает резонанс, называется критической.

Крутильные колебания могут вызвать усталостную поломку вала и
сопряженных с ним деталей передач.

На двигателе ЯМЗ-240 и его модификациях для снижения уровня
крутильных колебаний применен гаситель крутильных коле-
баний жидкостного трения (рис. 72). Это специальное устройство,
прикрепленное болтами 6 к торцу переднего конца коленчатого вала
7, снижает амплитуду крутильных колебаний.

Гаситель крутильных колебаний представляет собой стальной кор-
пус 4 с крышкой 3, внутри которого размещен чугунный маховик 5.
В корпусе маховик центрируется по внутренней цилиндрической по-
верхности с диаметральным зазором 0,10—0,18 мм. Во избежание за-
диров в отверстие маховика запрессована бронзовая втулка 1. Ради-
альный зазор у цилиндрической поверхности и торцовые зазоры с каж-
дой стороны маховика находятся в пределах 0,18—0,24 мм.

Через отверстия в крышке 3 зазоры в гасителе заполняются 60—
70 г полиметилсилоксановой жидкостью (ПМС), основным свойством
которой является незначительное изменение вязкости в диапазоне ра-
бочих температур. После заполнения гаси-
теля жидкостью, отверстия закрывают проб-
ками 2. Крышку по наружному и внутренне-
му контурам и пробки заваривают сплош-
ным швом.

При вращении коленчатого вала энер-
гия крутильных колебаний превращается в
работу трения в тонком слое жидкости, на-
Рис 71. Схематическое изо; ходящемся между корпусом 4 и свободно
бражеиие коленчатого вала. установленным в корпусе маховиком 5.

При помощи маховика осуществляются
вывод деталей кривошипио-шатунного меха-
низма из мертвых точек, накопление во время
такта расширения кинетической энергии, необ-
ходимой для вращения коленчатого вала в те-
чение трех подготовительных тактов, уменьше-
ние неравномерности вращения коленчатого
вала. Маховик за счет запасенной им энергии
облегчает работу двигателя при разгоне ма-
шинно-тракторного агрегата и преодолении
кратковременных перегрузок.

Увеличение числа цилиндров снижает не-
равномерность вращения коленчатого вала,
поэтому чем больше цилиндров имеет двига-
тель, тем легче его маховик. Количество кине-
тической энергии, которое запасает маховик,
повышается с увеличением частоты его вра-
щения, следовательно, чем быстроходнее дви-
гатель, тем легче его маховик. У двухтактного
двигателя такт расширения приходится на
каждый оборот коленчатого вала, а у четырехтактного — на два оборо-
та, поэтому маховики двухтактных двигателей (в равных условиях)
легче, чем четырехтактных.

Маховик 17 (см. рис. 62, а) представялет собой массивный чугуный
диск. У двигателей СМД-14, ГАЭ-53, ГАЗ-52 и ЗИЛ-130 он крепится
болтами 20 к фланцу 19 коленчатого вала. У двигателей ПД-10У, ПД-8
и П-23М маховик устанавливается на хвостовик коленчатого вала, фик-
сируется шпонкой и крепится к валу гайкой.

На обод маховика напрессован зубчатый венец 18 для вращения
коленчатого вала электростартером или пусковым двигателем. В дви-
гателях ЯМЗ зубчатый венец надет на маховик и закреплен болтами.

У большинства двигателей на поверхности обода или на торцовой
поверхности маховика нанесены метки, по которым можно определить
мертвые точки, а также установить момент подачи топлива насосом
или зажигания смеси. Так, для установки поршня первого цилиндра
дизелей А-01М, А-41 и СМД-14 в в. м. т. вывертывают шпильку из ко-
жуха маховика и длинным концом вставляют ее в отверстие, из которо-
го она была вывернута. Поворачивают вал до тех пор, пока шпилька
не войдет в специальное сверление на маховике. На наружной цилин-
дрической поверхности маховика дизеля Д-160 нанесены метки: «ВМТ
1—4 цил.» и «ВМТ 2—3 цил.», которыми пользуются при регулировке
клапанов и установке топливного насоса.

У многих двигателей, для того чтобы при разборке не нарушать
взаимного положения маховика и коленчатого вала, болты крепления
маховика или его установочные штифты расположены несимметрично.

Как правило, на маховике монтируется также сцепление. Маховик
в сборе с коленчатым валом и со сцеплением динамически балан-
сируется, с тем чтобы при вращении не возникали моменты сил инер-
ции неуравновешенных частей. При динамической балансировке уда-
ляют излишний металл со щек и противовесов коленчатого вала или
с обода маховика.

Дата добавления: 2014-10-31 ; Просмотров: 969 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Ссылка на основную публикацию